Cientistas descobrem de que são feitos os exoplanetas semelhantes à Terra

NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle

Investigadores da Universidade de Zurique analisaram a composição e estrutura de exoplanetas distantes usando ferramentas estatísticas. A sua análise indica se um planeta é parecido com a Terra, se é composto por rocha pura ou um mundo de água. Quanto maior o planeta, mais hidrogénio e hélio tem.

Será que existe uma segunda Terra no espaço? O nosso conhecimento de sistemas planetários distantes está a evoluir constantemente, à medida que surgem novas tecnologias que continuam a melhorar as nossas observações astronómicas.

Até à data já foram descobertos mais de 3700 planetas para lá do nosso Sistema Solar. As massas e os raios dos planetas podem ser usados para inferir a sua densidade média, mas não a sua composição e estrutura química exatas. A intrigante questão sobre o aspeto desses planetas está, portanto, ainda em aberto.

“Teoricamente, podemos assumir várias composições, como um mundo de água pura, um mundo de rocha pura, planetas com atmosfera de hidrogénio-hélio e explorar quais os raios esperados,” explica Michael Lozovsky, candidato a doutoramento no grupo do professor Ravit Helled do Instituto de Ciência Computacional da Universidade de Zurique.

Limites para a composição planetária

Lozovksy e colaboradores usaram bases de dados e ferramentas estatísticas para caracterizar os exoplanetas e as suas atmosferas. Estes são bastante comuns e estão rodeados por uma camada volátil de hidrogénio e hélio. No entanto, os dados medidos anteriormente por via direta não permitem com que os cientistas determinem a estrutura exata, dado que diferentes composições podem levar à mesma massa e raio.

Além da precisão dos dados relativos à massa e ao raio, a equipa de investigação também investigou a estrutura interna, a temperatura e a radiação refletida em 83 dos 3700 exoplanetas conhecidos, para os quais as massas e raios estão bem determinados.

“Usámos uma análise estatística para definir limites em possíveis composições. Usando uma base de dados de exoplanetas detetados, descobrimos que cada estrutura planetária teórica tem um ‘limite de raio’, um raio planetário acima do qual não existem planetas desta composição,” explica Michael Lozovsky.

A quantidade de elementos, na camada gasosa, mais pesados do que o hélio, a percentagem de hidrogénio e hélio, bem como a distribuição de elementos na atmosfera, são fatores importantes na determinação do limite de raio.

Super-Terras e mini-Neptunos

Os investigadores do Instituto de Ciência Computacional descobriram que os planetas com um raio até 1,4 vezes o da Terra (6371 quilómetros) podem ser semelhantes à Terra, isto é, com uma composição semelhante à da Terra.

Os planetas com raios acima deste limite têm uma maior proporção de silicatos ou outros materiais leves. A maioria dos planetas com um raio acima de 1,6 raios terrestres deve ter uma camada gasosa de hidrogénio-hélio ou água além do seu núcleo rochoso, enquanto aqueles com mais de 2,6 raios terrestres não podem ser mundos oceânicos e, portanto, devem estar rodeados por uma atmosfera.

Espera-se que os planetas com raios superiores a 4 raios terrestres sejam muito gasosos e tenham, pelo menos, de 10% de hidrogénio e hélio, parecidos a Úrano e Neptuno.

As descobertas deste estudo fornecem novas informações sobre o desenvolvimento e diversidade desses planetas. Um limite particularmente interessante diz respeito à diferença entre grandes planetas terrestres – também conhecidos como super-Terras – pequenos planetas gasosos, também referidos como mini-Neptunos.

Segundo os cientistas, este limite situa-se num raio de três vezes o da Terra. Abaixo deste limite, é possível encontrar planetas semelhantes à Terra na vasta extensão da Galáxia. Os resultados da investigação foram publicados esta semana na revista The Astrophysical Journal.